2016 Fiscal Year Research-status Report
チャームに拡張されたマルチフレーバー原子核構造とヘビークォーク対称性
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15K17641
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
安井 繁宏 東京工業大学, 理学院, 特任助教 (00535346)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | チャーム / ボトム / エキゾチックハドロン / 原子核 / 近藤効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究のテーマではヘビークォークスピン対称性に着目し、この対称性チャーム原子核に与える影響を解明することを目標とする。前年度に引き続いて、チャームハドロンと核子の相互作用によって引き起こされる「近藤効果」について研究を行った。前年度では、反D中間子の近藤効果をアイソスピン対称性に基づいて研究を行った。今年度は、ヘビークォーク対称性に着目した。最も単純なチャームハドロンとして反Ds中間子および反Ds*中間子を考えた。ヘビークォーク対称性において反Ds中間子と反Ds*中間子はダブレット表現をつくるので、この表現に基づいて核子との有効相互作用を構築した。まず核媒質中での反Ds(Ds*)中間子と核子の有効結合定数を繰り込み群（1ループ）に基づいて評価し、赤外エネルギー領域におけるランダウポールの存在より、低エネルギーにおいて摂動論が破綻することを示した。次に、低エネルギーにおける非摂動効果を解析するために、平均場近似を導入して基底状態における反Ds(Ds*)中間子と核子の束縛エネルギーを評価し、この状態が共鳴状態（近藤クラウド）として表されることを示した。
この研究の結果は、ヘビークォーク対称性というクォークレベルの対称性がチャーム原子核のスペクトロスコピーに直接現れることを示しており、チャーム原子核の新しい見方を与えることができた。
また、今回議論した近藤効果は、物性論における量子ドットの「スピンシングレット-トリプレット混在による近藤効果」と非常に類似していることが見出され、チャーム原子核の物理が今後も大きく広がる可能性が示唆される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ヘビークォーク対称性に基づく反Ds(Ds*)中間子の近藤効果を論文として発表を行った。また、本研究の発展的な応用として、高密度な物質相としてクォーク物質においてもチャームクォークが近藤効果を与えることを示した研究を行った。とくに近藤効果におけるトポロジカルな性質を見出すことができた。これらの成果について、日本物理学会、国内外の研究会、国際会議などで、招待講演を含む口頭発表およびポスター発表を行った。関連した研究として、チャームバリオンスペクトロスコピー、および重イオン衝突におけるエキゾチックハドロン生成の議論を行った。
また、チャーム原子核のこれまでの進展を総括的に解説した招待レヴュー記事（共著）を執筆した。初学者にもわかりやすいようにQCDの基本的な性質の説明から始めて、原子核中におけるチャームハドロン（チャーモニウム、D中間子、反D中間子、チャームバリオン等）についての過去の文献を全て網羅した集大成であり、これからの研究の基本的な重要文献になると期待される。これは間もなく出版される予定である。また、ポーランドで行われた国際スクールに招待され、ヨーロッパの大学院生向けにチャームハドロンを含むエキゾチックハドロン全般について講義を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
J-PARCやGSI-FAIRなどにおける今後の実験研究に向けて定量的な理論的予言を行う必要がある。しかし、チャーム原子核の近藤効果の基本的な理論フレームワークを与えることはできたものの、具体的な数字を用いた定量的な評価を与えることはできなかった。前年度はレヴュー記事の執筆や国際スクールの講演の準備に時間がとられてしまったためである。反Ds(Ds*)中間子と核子の有効相互作用における結合定数の大きさの評価のために、クォークの力学に直接基づいた微視的なアプローチが必要である。具体的には、クォークモデルに基づいたクォーク直接交換によるハドロン相互作用を解析する予定である。定量的な予言を与えることによって、これからの実験計画に一つの視点を提供したいと考える。
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| Causes of Carryover |
J-PARCやGSI-FAIRなどにおける今後の実験研究に向けて定量的な理論的予言を行う必要がある。しかし、チャーム原子核の近藤効果の基本的な理論フレームワークを与えることはできたものの、具体的な数字を用いた定量的な評価を与えることはできなかった。前年度はレヴュー記事の執筆や国際スクールの講演の準備に時間がとられて、研究を行う時間を確保することが困難であった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
反Ds(Ds*)中間子と核子の有効相互作用における結合定数の大きさの評価のために、クォークの力学に直接基づいた微視的なアプローチが必要である。具体的には、クォークモデルに基づいたクォーク直接交換によるハドロン相互作用を解析する予定である。定量的な予言を与えることによって、これからの実験計画に一つの視点を提供する。
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[Journal Article] Exotic hadrons from heavy ion collisions2017
Author(s)
Sungtae Cho, Tetsuo Hyodo, Daisuke Jido, Che Ming Ko, Su Houng Lee, Saori Maeda, Kenta Miyahara, Kenji Morita, Marina Nielsen, Akira Ohnishi, Takayasu Sekihara, Taesoo Song, Shigehiro Yasui, Koichi Yazaki
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Journal Title
Progress in Particle and Nuclear Physics
Volume: 印刷中
Pages: 1-44
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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